山东首批虚拟电厂调节能力测试完成
行业要闻2023-08-03
电力供需矛盾明显之际，作为解决方式之一的虚拟电厂热度再起。
中国这个世界上最大最复杂的电力系统正处于加速转型期，电力市场和电价机制亦在提速完善。虚拟电厂能为电网的需求提供灵活响应，随着政策推动，尚处于示范阶段的虚拟电厂正在加速走向入市交易。
东南大学电气工程学院电力经济技术研究所所长高赐威表示，虚拟电厂的价值已被起步较早的国外市场验证。华泰证券预测，我国虚拟电厂市场规模有望在2030年达到千亿元。
尽管拥有光明的未来，正在攻坚市场化的虚拟电厂尚面临许多挑战，涉及建设、盈利和规模化的方方面面。在2023年7月末召开的第二届全国虚拟电厂技术高层研讨会上，业内人士也提及到信息采集难度大、用户参与意愿低和缺乏标准体系等多个问题。
虚拟电厂为何重要?
作为新型电力系统的一员，虚拟电厂的热度随着气候变化和电力保供等话题起起伏伏，但保持不变的是它受政策支撑的底色。
虚拟电厂这一概念由来已久，在文件中的正式出现可以追溯至2015年。在深化电力体制改革的大背景下，国家发改委及能源局发布了《关于促进智能电网发展的指导意见》，提出推广虚拟电厂。2020年和2021年，双碳目标和“以新能源为主体”的新型电力系统陆续成为发展目标。近3年来，涉及虚拟电厂的十多个政策文件密集出台。
资料显示，在需求侧调节的基础上，可增加灵活性资源供应的虚拟电厂，被定义为新型市场主体，面向中长期、辅助服务和现货等电力交易市场，到2025年，电力需求侧响应能力应达到最大负荷的3%-5%。
对于虚拟电厂被看重的本质原因，上海交通大学电气工程学院教授何光宇表示，如果说前30年的主要任务是“建设新能源”，那么后30年的主要任务是“消纳新能源”。“消纳新能源，我觉得主要是要看广义储能，看虚拟电厂。新能源只能提供电量，调节能力这一块就变成了储能或者是虚拟电厂的天下。”
在断电的威胁之下，新能源消纳的压力正在加重。近年来，极端天气频发，伴随着可再生能源装机超过煤电，全国用电负荷屡创新高。国家能源局预计2023年全国最大电力负荷可能超过13.6亿千瓦，这意味着电力需求侧的响应能力应达到4080-6800万千瓦。
与此同时，这种极大的电力供需矛盾也有持续时间短的特点。中国电科院用电能效研究所的陈宋宋指出，2022年国网经营区三华电网95%以上尖峰负荷持续时间为15-218小时，较前面几年增长较多。“为了维系这95%以上的尖峰利用了大量的发电、输电、变电资源。”
根据国家电网测算，通过火电厂实现电力系统削峰填谷，满足5%的峰值负荷需要投资4000亿元，而通过虚拟电厂仅需500至600亿元。
因此，虚拟电厂“弹性电力”的出现，能充分聚合储能、分布式电源和可控负荷等资源，对电网提供调峰、调频和备用等辅助服务。于现阶段的电网调控而言，这是一种在不增加额外的基础设施下环保且经济的电力保供方案。
乐创能源创始人潘多昭表示，最近一两年，购入电和使用电出现了缺口，缺口意味着虚拟电厂调节和平衡变成了更加重要的事。并不用特别多做虚拟电厂，但最近需要虚拟电厂。
早在2014年，上海就建立了全国第一个虚拟电厂的管理体系，成立了全国第一个虚拟电厂的示范。目前，各地虚拟电厂试点明显加速，江苏、浙江、上海、广东等地已开展虚拟电厂示范项目的建设和运营。东南大学电气工程学院电力经济技术研究所所长高赐威透露，8月初，山西的虚拟电厂应该会入市交易。
需寻找技术及商业化运营突破口
在“源、网、荷、储一体化”的趋势下，拥有聚合能力去“发电”和“用电”的虚拟电厂已是可靠的方向。更现实的问题是，它距离盈利和规模化还有多远?
虽然还在发展初期，但虚拟电厂未来的市场规模已无需置疑。根据华泰证券研报，我国虚拟电厂正由邀约型向市场型过渡。预计2025年，我国的虚拟电厂市场规模将达到102亿元，并且有望于2030年有望达到千亿元。
电力市场机制较为成熟的海外市场已经积累了可供参考的经验。资料显示，德国的分布式能源占比高，其虚拟电厂以分布式电源的聚合为主，主要通过电力交易创收。美国在零售电价不断提升、光伏成本不断下行、户用光伏装机占比提高的背景下，虚拟电厂主要聚合可控负荷，通过需求响应获取收益。
高赐威提及，澳大利亚大概从2018年开始做虚拟电厂，因为市场相对比较完善，虚拟电厂的形态基本上是光伏+储能电池。以南澳某个配备15MWh储能的虚拟电厂为例，该项目在2019年的4季度的收入为800万澳元(近3800万人民币)。
在中国，虚拟电厂参与得更多的是需求响应市场，主要的市场主体是空调负荷聚合商，综合能源站聚合商，5G基站，充电桩等。陈宋宋表示，“这个是基于省内每年会出台相关的政策，每年会明确补贴标准，我们姑且称之为行政计划性的市场，未来要全面过渡到辅助服务和电能量市场。”
对于像电能量交易这样更终极的目标，国网上海能源互联网研究院虚拟电厂与电力交易技术实验室主任左娟透露，现阶段我国已经初步建成了全国统一的电力市场，在电力市场建设比较前端的部分省市，可以说虚拟电厂已经进入了一个市场化的阶段。但现在建设虚拟电厂的厂商或感兴趣的资本都在考虑建完以后如何获利的问题，包括怎样处理和电网的关系，是跟政府拿补贴还是拿电网的补贴或电价差。
除了盈利方式模糊，虚拟电厂还面临着其他发展难题。在国内已经积累了试点经验的前提下，陈宋宋指出了虚拟电厂当下面临的种种挑战。
在技术方面，由于用户种类多，感知交互难度大，导致底层设备信息采集、检测难度非常大。同时，信息获取不健全也降低了可调节潜力评估准确度，不利于分析预测。
其次，用户的生产约束多，所以设备控制风险高，虚拟电厂比较难实现远程直接操控生产设备运行。此外，市场机制的不成熟也表现在用户常态化参与意愿低。
更为急迫的似乎是标准化问题，需求侧资源参与电网互动标准化的工作仍处于起步阶段。陈宋宋表示，目前虚拟电厂的标准仍在起步阶段，很多标准都是跨行业的推荐标准，应用实施和推广难度都大，无法支持高质量的大规模发展。“没有标准化就没有办法衡量某一个产品到底是不是虚拟电厂。只有标准化才能带动产品研发，推广应用，降本增效，若没有标准加持，这个行业有序大规模发展还是存在瓶颈的。”
近日，根据国家能源局综合司公布的拟立项行业标准项目，国网上海市电力、南方电网科学研究院和东南大学计划在2024年完成虚拟电厂术语项目。今年初，《虚拟电厂资源配置与评估技术规范》和《虚拟电厂管理规范》两项国家标准也已被批准立项。
来源：华夏时报 作者： 胡雅文
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